電解液中Li鹽含量對ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成及特性的影響.pdf

1、ZAlSi12Cu2Mg1鋁合金為鋁硅鎂錳多元合金,為常用活塞鋁合金。ZAlSi12Cu2Mg1鋁合金鑄造性能良好,具有流動性高、線收縮小、氣密性高等優(yōu)點,但其硬度低,耐磨性及耐腐蝕性能等缺點又局限了其應用。微弧氧化是一種在有色合金表面原位生長陶瓷膜的表面處理技術,通過該技術處理所獲得的氧化膜有望改善上述缺陷。Li、Na鹽對陶瓷燒結過程及陶瓷的性能有重要的影響,工業(yè)上在陶瓷制備中常添加Li2O、Na2O作為助溶劑,用以降低熔融物的粘度,

2、提高陶瓷的致密度及熱導率,促進陶瓷的低溫燒結。本試驗是在Na2SiO3體系電解液的基礎上,分別加入不同質量的Li2SO4、Li2CO3及Na2CO3分析純,來調整電解液的組成,并通過測量氧化膜的厚度,觀察微弧氧化層的截面形貌,采用SEM、XRD和EDS對氧化膜的表面形貌、相組成及表面元素含量進行觀察和分析,研究了基礎電解液中Li、Na鹽的加入量對ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜特性的影響。試驗結果表明:ZAlSi12Cu2Mg1合金

3、在電解液Na2SiO38.0g/L+NaOH2.0g/L+EDTA2.0g/L(電解液E1)中進行微弧氧化處理,所獲得氧化膜的厚度為89μm;氧化膜層由致密層和疏松層構成,疏松層粗糙多孔,致密層內部平整光滑,并且致密層與基體之間互相滲透,形成典型的冶金結合。在電解液E1中加入0.5g/L2.5g/L的Li2SO4,氧化膜厚度從133μm增加到164μm;隨著Li2SO4加入量的增加,膜層中致密層厚度比例減小,致密層中孔洞數(shù)量有明顯增加,

4、膜層內部致密性下降;并且膜層表面粗糙程度隨著Li2SO4的加入量增加而增加,當Li2SO4的加入量超過1.0g/L時氧化膜表面開始產生凹坑,Li2SO4的加入量達到2.5g/L時,膜層表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。電解液E1中加入0.52.5g/L的Li2CO3,膜層厚度在45μm165μm范圍內變化;當Li2CO3的加入量為1.5g/L時膜層厚度很小,僅為45μm;當Li2CO3的加入量達到2.5g/L時,膜層中致密層厚度比例較大,約占整個膜層厚

5、度的75％,致密層中僅存在極少數(shù)量的孔洞;并且隨著Li2CO3的加入量的增加,膜層表面氧化物的粘度明顯降低,膜層分布更為均勻。電解液E1中加入0.251.0g/L的Na2CO3,氧化膜的厚度在126μm135μm范圍內變化;電解液E1中加入Na2CO3后,膜層中致密層厚度比例增大,其內部孔洞數(shù)量極少,氧化膜內部的致密性得到大大提高;但繼續(xù)改變Na2CO3的含量,對氧化膜各項特性影響較小。在電解液Na2SiO38.0g/L+NaOH1.0

6、g/L+Na2EDTA2.0g/L(電解液E2)中加入3.06.0g/L的Li2CO3,氧化膜的厚度從36μm增加到112μm。隨著Li2CO3加入量的增加,致密層厚度比例增加,膜層內部孔洞數(shù)量明顯減少,膜層內部的致密性增加;SEM結果表明,Li2CO3加入量為3.5g/L時氧化膜表面氧化物粘度很小,表面近似呈平面狀;隨著Li2CO3加入量的增加,膜層表面凸起的氧化顆粒數(shù)量及粗糙程度有所增加,但膜層底部仍較為平整。XRD結果表明,微弧氧